地球的第一块大陆？可能是一块巨大的大陆地壳

《自然》杂志上的一篇新研究报告称，与现代地球（有人可能会认为它就像一个被咬了几口的苹果）不同，早期地球的地壳可能更加均匀。如果研究结果正确，他们将颠覆数十年的地质理论。

要理解这场争论，了解地质学家的理解基于 30 多亿年前（太古代早期）地球的面貌，基于我们今天可以观察到的地质过程，这一思想被称为均变论。具体来说，均变论是一种理论，“我们今天可以观察到的所有地质过程自地球历史以来一直在运行”，澳大利亚珀斯科廷大学地球科学研究所 (TIGeR) 的地质学家、这项研究的主要作者蒂姆·约翰逊说。

目前，解释大陆如何形成的主要地质理论是板块构造理论，该理论将地球的最外层——地壳——分为多个板块。

“这就像扔下一个煮熟的鸡蛋，”马里兰大学帕克分校的地质学家、这项研究的作者迈克尔·布朗说。“你会把蛋壳敲碎成 12 到 15 块，这样你就得到了这些由边界连接的多边形。”

这些边界可以是走滑断层或转换断层，地壳会相互滑过，就像加利福尼亚州的圣安德烈亚斯断层一样。同样，也有洋脊，新地壳就是在洋中脊形成的，这是大西洋中部山脉，由岩浆从地幔中升起而形成。最后，另一种边界，称为俯冲带，通过将新地壳向下推来平衡新地壳。

“世界上有部分地区，比如环太平洋火山地震带，位于日本、阿拉斯加和喀斯喀特山脉附近，太平洋被推到各大洲下面，以消除海洋盆地，因为我们无法忍受不断膨胀的地球。”

至关重要的是，所有这些边界都是相互关联的，因此一个边界的移动会影响其他边界。例如，当玄武岩从洋中脊冒出到海底时，它必须到达板块的远端。通常，它会下沉（俯冲）到相邻的板块下方，而板块相互滑动产生的高温和高压开始融化周围的岩石。这一过程有助于在地表下形成大量花岗岩，这些花岗岩可以堆积成山脉和大陆。最终，这导致了我们所知的动态地球——有地震、山脉和火山喷发。

布朗说：“这种地球动力学状态可能是地球过去25亿年历史的特征，但从全球范围来看，它可能不是地球之前历史的特征。”

换句话说，均变论可能不准确。

研究人员通过研究世界上已知的一些最古老的岩石得出了这一结论——这些岩石来自西澳大利亚皮尔巴拉地体的东部，可追溯到大约 35 亿年前的太古代。根据记录，地球大约有 45 亿年的历史。皮尔巴拉地层既有花岗岩，也有玄武岩。

先前的研究证实，这种澳大利亚太古代花岗岩是由玄武岩熔化形成的。同样，2016 年的一项研究确定了玄武岩熔化温度和压力（作为深度的代表）与由此产生的花岗岩中存在的微量矿物质之间的数学关系。这项研究所做的是将这两项研究结合起来——通过在模型中运行玄武岩数据，他们能够获得现有花岗岩样本中应该存在的微量矿物质的数据。

“我们证明，皮尔巴拉底部的玄武岩是这些古老太古代花岗岩的源岩的绝佳候选者，”约翰逊说。“但它们需要的地热梯度（温度随压力升高）比我们在现代俯冲带中看到的要高得多——温度要高出两到三倍。”

换句话说，玄武岩可能形成了后来的花岗岩，但形成过程与我们今天观察到的不一样。过去的大陆形成方式肯定有所不同。此外，更重要的是，玄武岩的微量元素模式表明，它们是由更早、更原始的玄武岩类源头发展而来的。

“我们的研究表明，皮尔巴拉的古老花岗岩不仅有父母，”约翰逊说，“还有祖父母，甚至可能是曾祖父母。如此漫长的历史与俯冲和现代板块构造不相容。”

研究人员运行了其他模型，发现最符合的数据表明，当地球最初形成大陆时，大陆形成时是一个单一的壳，称为停滞盖层。虽然可能存在一些局部俯冲等现象以缓解一些压力，但标志着现代地球的板块构造网络尚不存在。在停滞盖层情景下，地球在浅层和低压下会更热——这与他们发现的花岗岩形成所需的条件一致。

如果约翰逊和布朗是对的——这项研究是越来越多的研究之一，表明严格遵守均变论可能是错误的——这对地质科学来说不一定是坏事。毕竟，他们以前经历过。板块构造理论颠覆了地槽地球等旧观念。“板块构造的演变，”布朗说，“非常像爱因斯坦的物理学相对论——它是一种根本。整个物理学被爱因斯坦颠覆了，整个地质学被板块构造颠覆了。”

布朗继续补充道：“从最简单的观点开始总是合理的，即现在​​是了解过去的关键，当你回顾过去时，如果发现事情不合适，你可以进行修改。你不会从最复杂的替代方案开始。你不会立即开始说‘它肯定是不同的，让我们想出一些奇怪的事情吧。’你从你所知道的开始，然后在需要时进行修改。”